WO2019026915A1 - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

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WO2019026915A1
WO2019026915A1 PCT/JP2018/028697 JP2018028697W WO2019026915A1 WO 2019026915 A1 WO2019026915 A1 WO 2019026915A1 JP 2018028697 W JP2018028697 W JP 2018028697W WO 2019026915 A1 WO2019026915 A1 WO 2019026915A1
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flat tube
brazing
layer
fin
flat
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PCT/JP2018/028697
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寛之 古谷
隆平 加治
真輔 原田
宏和 藤野
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ダイキン工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a heat exchanger provided with a flat tube and a fin made of porous metal.
  • Patent Document 1 discloses a heat exchanger provided with a flat tube and a fin made of porous metal.
  • a heat exchanger provided with a flat tube and a fin made of porous metal.
  • a plurality of flat tubes are arranged in parallel with each other, and block-like fins made of porous metal are arranged between adjacent flat tubes.
  • paragraph 0046 of Patent Document 1 describes that a flat tube and a fin are joined by brazing.
  • This invention is made in view of this point, The objective is to provide the manufacturing method of the heat exchanger which can join a flat pipe and a fin reliably by brazing.
  • a first aspect of the present disclosure comprises a flat tube (20) and a fin (30) made of a porous metal having a three-dimensional network structure and through which air can pass, and the flat tube (20). And a method of manufacturing a heat exchanger in which the fins (30) are joined by brazing. Then, the flat tubes (20) and the fins (30) are alternately arranged, and a brazing layer (40) containing a metal as a brazing is present between the flat tubes (20) and the fins (30). A temporary assembling step of forming a semi-finished product (50), and a solder joining the flat tube (20) and the fin (30) by heating the semi-finished product (50) to melt the wax layer (40) And an attaching process.
  • a temporary assembly process and a brazing process are performed in the manufacturing process of the heat exchanger (10).
  • a semifinished product (50) is formed by alternately arranging flat tubes (20) and fins (30) made of porous metal.
  • a solder layer (40) exists between adjacent flat tubes (20) and fins (30).
  • the brazing step the semi-finished product (50) is heated to melt the solder layer (40), and the melted solder enters the gap between the flat tube (20) and the fins (30). Then, when the semifinished product (50) is cooled, the solder that has entered the gap between the flat tube (20) and the fin (30) solidifies, and the flat tube (20) and the fin (30) are joined.
  • the method further includes the step of forming a brazing layer (40) containing a metal that is a brazing layer on the flat tube (20);
  • the flat tubes (20) and the fins (30) on which the solder layer (40) is formed in the solder layer forming step are alternately arranged.
  • a brazing layer formation step is further performed in the process of manufacturing the heat exchanger (10).
  • the solder layer forming step the solder layer (40) is formed on the surface of the flat tube (20).
  • the semi-finished product (50) is formed using the flat tube (20) on which the brazing layer (40) is formed in the brazing layer forming step.
  • a solder layer is formed on the surface of the corrugated fin, and corrugated fins on which the flat tube and the solder layer are formed are alternately arranged. It is conceivable that the flat tube and the corrugated fin are joined by melting The corrugated fins are formed by plastically deforming a flat metal into a corrugated shape. For this reason, if a clad material on which a solder layer is formed in advance is used, it is possible to easily manufacture a corrugated fin on which the solder layer is formed.
  • the fins (30) are composed of a porous metal of a three-dimensional network structure. For this reason, it is difficult to form a brazing layer (40) on the surface of the fin (30) having a complicated shape, and a sufficient amount of brazing is made near the boundary between the fin (30) and the flat tube (20). It is difficult to provide. Therefore, in the second embodiment, a flat layer (40) is formed on the flat tube (20) by the low layer forming step, and the flat tube (20) on which the low layer (40) is formed and a fin 30) form half-finished products (50) by alternately arranging them. For this reason, even when using a fin (30) made of a porous metal of complicated shape, a sufficient amount of wax is provided between the flat tube (20) and the fin (30).
  • the wax layer forming step applies a paste-like wax composition including the metal particles as the wax and a binder to the flat tube (20). And a drying step of drying the wax composition applied to the flat tube (20) to form a film-like wax layer (40), and in the temporary assembling step, the flat tube The fin (30) is held between the adjacent flat tubes (20) by the adhesive action of the binder contained in the wax layer (40) formed in (20).
  • the coating step and the drying step are performed in the wax layer forming step.
  • a paste-like wax composition is applied to the surface of the flat tube (20).
  • the wax composition applied to the surface of the flat tube (20) is dried to form a coated wax layer (40).
  • the wax layer (40) formed in the flat tube (20) contains a binder which is a component of the wax composition.
  • the binder is made of, for example, a resin having adhesiveness, and bonds the metal particles to each other and the metal particles to the flat tube (20).
  • the fin (30) made of porous metal is in contact with the brazing layer (40) formed on the surface of the flat tube (20). Then, the fins (30) are held between the adjacent flat tubes (20) by the adhesiveness of the binder contained in the wax layer (40).
  • the flat tube (20) is attached to a foil-like foil solder (41) containing a metal that is a solder.
  • the solder layer (40) is formed on the flat tube (20).
  • a foil solder (41) is attached to the flat tube (20) in the solder layer forming step.
  • the foil solder (41) attached to the flat tube (20) is the solder layer (40).
  • the fins (30) are alternately arranged.
  • the flat tube (20) used to form the semifinished product (50) in the temporary assembling step is pre-formed with the brazing layer (40) by cladding the metal which is the brazing. .
  • the semifinished product (50) in the temporary assembling step, is arranged in the flat tube (20) and the fin (30). Fixing jigs (60) to be held from both sides of the direction are attached to the semifinished product (50).
  • the fixing jig (60) is attached to the semifinished product (50) in the temporary assembling step.
  • the fixing jig (60) sandwiches the flat tubes (20) and the fins (30) arranged in the semi-finished product (50) from both sides in the arrangement direction of the flat tubes (20) and the fins (30). For this reason, in the semifinished product (50), the brazing layer (40) of the flat tube (20) and the fins (30) come into contact with each other reliably.
  • the brazing layer (40) is present between the adjacent flat tubes (20) and the fins (30). Then, the flat layer (20) and the fins (30) are joined by melting the brazing layer (40) in the brazing step. Therefore, according to this aspect, it is possible to reliably join the flat tube (20) and the complex shaped porous metal fin (30) by brazing.
  • the brazing layer (40) is formed on the flat tube (20) by the brazing layer forming step, and the flat tube (20) on which the brazing layer (40) is formed and the fins (30) made of porous metal And half) to form a semifinished product (50). For this reason, it is possible to provide a sufficient amount of brazing between the fin (30) made of porous metal of complicated shape and the flat tube (20). As a result, the flat tube (20) and the fin (30) made of porous metal can be reliably joined by brazing.
  • the wax composition for forming the wax layer (40) contains a binder, and the binder is also present in the wax layer (40).
  • the fins (30) are held between the adjacent flat tubes (20) by utilizing the adhesiveness of the binder present in the wax layer (40).
  • the fins (30) can be held in place using the binder contained in the brazing layer (40), and the fins (30) are suitable for the flat tube (20) in the brazing step. It can be joined in place. Therefore, according to this aspect, it is possible to prevent in advance the relative positional deviation between the fins (30) and the flat tube (20) in the brazing step, and it is possible to suppress the incidence of defective products.
  • the fixing jig (60) is attached to the semifinished product (50) in the temporary assembling step. Therefore, the solder layer (40) and the fins (30) of the flat tube (20) can be reliably brought into contact in the semi-finished product (50), and the flat tube (20) and the fins (30) Bonding enables reliable bonding.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a heat exchanger.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main part of the cross section orthogonal to the axial direction of the flat tube of the heat exchanger.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a flat tube on which a brazing layer is formed.
  • FIG. 4 is a front view of the flat tubes and the porous fins arranged in the temporary assembling step.
  • FIG. 5 is a front view of the flat tube and the porous fins in a state in which the fixing jig is attached in the temporary assembling process, and a pair of header collecting pipes.
  • FIG. 6 is a side view of the flat tube and the porous fin in a state where the fixing jig is attached in the temporary assembling step.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a heat exchanger.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main part of the cross section orthogonal to the axial direction of the flat tube of the heat exchange
  • FIG. 7 is a front view of the semifinished product formed in the temporary assembly process.
  • FIG. 8 is a front view of the heat exchanger which is a finished product after the post-processing process is completed.
  • FIG. 9 is a plan view of a portion of the flat tube showing a joint remaining on a portion of the flat surface portion of the flat tube.
  • FIG. 10A is an enlarged view of the vicinity of the boundary between the solder layer and the porous fin when the solder layer formed in the flat tube is thin.
  • FIG. 10B is an enlarged view of the vicinity of the boundary between the wax layer and the porous fin in the semi-finished product formed in the manufacturing method of the present embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view of a flat tube and a foil solder which are combined in the brazing layer forming step of the first modification of the embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a cross section orthogonal to the central axis of the flat tube used in the temporary assembling step of Modification 3 of the embodiment.
  • the heat exchanger (10) is provided in the refrigerant circuit of the refrigeration system and used to exchange heat with the air.
  • the application of this heat exchanger (10) is just an example.
  • the heat exchanger (10) manufactured by the manufacturing method of the present embodiment includes a plurality of flat tubes (20) and a plurality of porous fins (30).
  • the heat exchanger (10) also includes a first header collecting pipe (11) and a second header collecting pipe (12).
  • the material of the flat tube (20), the porous fin (30), the first header collecting pipe (11), and the second header collecting pipe (12) is all aluminum alloy.
  • the flat tube (20) and the porous fin (30) are joined by brazing. Further, the flat tube (20) and the header collecting pipes (11, 12) are also joined by brazing.
  • the flat tube (20) is a heat transfer tube whose cross-sectional shape is flat and oblong.
  • a plurality of flow paths (23) are formed in the flat tube (20).
  • Each flow path (23) is a passage extending in the axial direction of the flat tube (20), and is aligned in the width direction of the flat tube (20).
  • the side surface of the flat tube (20) is constituted by a pair of flat surface portions (21) parallel to each other, and a semicircular curved surface portion (22) located at each end of the flat tube (20) in the width direction ing.
  • the plurality of flat tubes (20) are arranged such that their respective axial directions are substantially parallel to each other, and the flat surface portions (21) of adjacent flat tubes (20) face each other. It is arranged at regular intervals.
  • the porous fins (30) are formed in a flat, elongated rectangular parallelepiped block shape.
  • This porous fin (30) is composed of a porous metal of a three-dimensional network structure.
  • a number of three-dimensionally continuous pores are formed, through which air passes. That is, the porous fins (30) are configured to allow air to pass therethrough.
  • the porous fins (30) are disposed one by one between adjacent flat tubes (20).
  • Each header collecting pipe (11, 12) is an elongated cylindrical member closed at both ends. As shown in FIG. 5, an insertion hole (13) for inserting the flat tube (20) is formed on the side wall of each header manifold (11, 12).
  • the same number of insertion holes (13) as the flat pipe (20) are arranged in a line at a constant pitch in the longitudinal direction of the header collecting pipe (11, 12).
  • the flat tubes (20) arranged in a row are inserted into the insertion holes (13) of the first header collecting pipe (11) at one end of each and the other ends of the second header collecting pipe (12) It is inserted into the insertion hole (13).
  • ⁇ Preparation process> In the preparation step, the required number of flat tubes (20) and porous fins (30) are prepared, and the first header collecting pipe (11) and the second header collecting pipe (12) are prepared.
  • the solder layer forming step is a step of forming a solder layer (40) on each flat tube (20). As shown in FIG. 3, the brazing layer (40) is formed on the flat surface portion (21) of each flat tube (20). In the wax layer forming process, a coating process and a drying process are sequentially performed.
  • a paste-like wax composition is prepared.
  • This wax composition is a mixture of a powdered aluminum alloy which is a wax, a flux, a binder and a solvent.
  • the flux is a substance for removing the oxide film formed on the surface of the object to be brazed.
  • the binder is a resin having adhesiveness, and is a substance for holding the powdery wax and the flux on the application surface (in the present embodiment, on the flat surface portion (21) of the flat tube (20)).
  • the solvent is a substance for making the wax composition flowable to be applied.
  • the melting point of the aluminum alloy used as the wax is lower than the melting point of the aluminum alloy which is the material of the flat tube (20), the porous fins (30), and the header collecting pipes (11, 12).
  • a coating process is performed.
  • a paste-like wax composition is applied to the flat surface portion (21) of the flat tube (20).
  • the wax composition is applied to the flat tube (20) using, for example, a film applicator so that the thickness of the wax composition applied to the flat tube (20) becomes a constant value. .
  • the wax composition is applied to the flat surface portion (21) of the flat tube (20) in the region excluding both end portions.
  • the length of the region of the flat surface (21) of the flat tube (20) to which the brazing composition is applied is substantially the same as the length of the porous fin (30).
  • the wax composition is applied to the flat surface portions (21) on both sides of each flat tube (20).
  • the brazing composition is applied only to one flat surface portion (21).
  • the drying step is a step of evaporating the solvent contained in the wax composition applied to the flat tube (20).
  • the flat tube (20) to which the wax composition is applied may be left to stand at normal temperature to evaporate the solvent, or the flat tube (20) may be warmed to accelerate the evaporation of the solvent.
  • a dry film-like wax layer (40) is formed on the flat surface portion (21) of the flat tube (20). It is desirable that the thickness of the wax layer (40) be approximately 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. In this state, the wax constituting the wax composition, the flux and the binder are present in the wax layer (40), and the solvent constituting the wax composition is mostly evaporated, so the wax layer (40 There is little left in).
  • the temporary assembling step is a step of assembling the flat tube (20), the porous fin (30) and the header collecting pipe (11, 12) to form a semi-finished product (50).
  • the temporary assembly process will be described with reference to FIGS. 4 to 7.
  • each porous fin (30) faces the brazing layer (40) of the flat tube (20) located on both sides of the porous fin (30).
  • fixing jigs (60) are attached to the alternately arranged flat tubes (20) and the porous fins (30) (see FIGS. 5 and 6).
  • the alternately arranged flat tubes (20) and the porous fins (30) are sandwiched by fixing jigs (60) from both sides in the arrangement direction.
  • the porous fins (30) are in contact with the solder layer (40) of the flat tube (20) located on both sides thereof.
  • the fixing jig (60) will be described later.
  • first header collecting pipe (11) and the second header collecting pipe (12) are attached to the flat pipe (20) (see FIG. 7).
  • Each flat tube (20) has one end inserted into the insertion hole (13) of the first header collecting pipe (11), and the other end inserting the insertion hole (13) of the second header collecting pipe (12) It is inserted in).
  • a semi-finished product (50) is completed in which the flat tube (20), the porous fins (30) and the header collecting pipes (11, 12) are integrally assembled.
  • the wax layer (40) contains a binder having adhesiveness.
  • the flat tubes (20) and the porous fins (30) alternately arranged are sandwiched by the fixing jig (60), and the flat tubes (20) are fixed to the porous fins (30).
  • the low layer (40) of) is pressed.
  • the porous fins (30) are held between adjacent flat tubes (20) by the adhesion of the binder contained in the wax layer (40). Therefore, for example, even when some vibration or external force is applied to the semifinished product (50) when transporting the semifinished product (50), the relative position between the flat tube (20) and the porous fin (30) is maintained.
  • the brazing layer (40) is not formed in the part inserted in the header manifold (11, 12) among the flat tubes (20).
  • the header collecting pipe (11, 12) is formed of a clad material obtained by rolling and bonding a base material and a wax (in the present embodiment, an aluminum alloy). Therefore, in the brazing step described later, the flat pipe (20) and the header collecting pipe (11, 12) are joined by the brazing provided on the surface of the header collecting pipe (11, 12).
  • the brazing step is a process of melting the solder to fix the flat tube (20) and the porous fins (30) and the header collecting tube (11, 12).
  • the semi-finished product (50) formed in the temporary assembling step is carried into a heating furnace and heated. Then, in the brazing step, the semifinished product (50) is kept at a predetermined temperature (for example, about 600 ° C.) higher than the melting point of the wax for a predetermined time (for example, 2 minutes).
  • a predetermined temperature for example, about 600 ° C.
  • the wax contained in the wax layer (40) melts and enters into the gap between the flat tube (20) and the porous fin (30) by capillary action.
  • the solder of the header collecting pipe (11, 12) made of clad material is melted and enters into the gap between the wall surface of the insertion hole (13) and the flat pipe (20) by capillary action.
  • the semifinished product (50) is removed from the heating furnace and the semifinished product (50) is cooled. Then, in the process of lowering the temperature of the semi-finished product (50), the gap between the flat tube (20) and the porous fin (30) and the gap between the flat tube (20) and the header collecting tube (11, 12) The wax solidifies. As a result, the flat tube (20) and the porous fin (30) are joined, and the flat tube (20) and the header manifold (11, 12) are joined.
  • the fixing jig (60) will be described. As shown in FIGS. 5 and 6, the fixing jig (60) comprises two holding plates (61) and four holding rods (62).
  • the holding plate (61) is a rectangular plate-like member whose length is shorter than the flat tube (20) and whose width is wider than the flat tube (20).
  • the holding plate (61) is provided on the outside of the flat tube (20) located at one end of the flat tube (20) and the porous fins (30) in the arrangement direction, and on the outside of the flat tube (20) located at the other end. , One by one.
  • Each holding rod (62) includes a rod-like rod member (63), a nut (64), a washer (65), and a coil spring (56).
  • the rod members (63) of the holding rod (62) are elongated rod-like members, which are disposed one by one at four corners of the holding plate (61) and penetrate the holding plate (61). Although not shown, a male screw is formed at the tip of the rod member (63).
  • a rod member (63) is inserted through the coil spring (56) and the washer (65).
  • a coil spring (56) is disposed between the washer (65) and the holding plate (61).
  • the nut (64) is attached to an external thread formed at the tip of the rod member (63).
  • the bonding ratio Rb of the flat tube (20) and the porous fin (30) satisfies the relationship of “Rb11 ⁇ Rv”.
  • Rv is the porosity of the porous fin (30).
  • 1-Rv is the volume fraction of metal in a unit volume of porous fin (30). That the relationship “Rb ⁇ 1 ⁇ Rv” is satisfied is a reference for judging that the porous fin (30) is well brazed to the flat tube (20).
  • the joint (55) is formed on the surface of the flat tube (20). Will remain. This joint portion (55) was formed by melting and alloying with the wax part of the porous fin (30) which was in contact with the flat tube (20) through the wax layer (40) It is a fillet part.
  • a solder layer is formed on the surface of the corrugated fin, and corrugated fins on which the flat tube and the solder layer are formed are alternately arranged. It is conceivable that the flat tube and the corrugated fin are joined by melting The corrugated fins are formed by plastically deforming a flat metal into a corrugated shape. For this reason, if a clad material on which a solder layer is formed in advance is used, it is possible to easily manufacture a corrugated fin on which the solder layer is formed.
  • the porous fin (30) is made of a porous metal having a three-dimensional network structure. For this reason, it is difficult to form a brazing layer (40) on the surface of the complex shaped porous fin (30), and sufficient near the boundary between the porous fin (30) and the flat tube (20) It is difficult to provide a quantity of wax.
  • a flat layer (20) is formed on the flat tube (20), and the flat layer (20) on which the low layer (40) is formed, and a porous fin (30 And half) to form a semifinished product (50).
  • a porous fin (30) made of a porous metal of complicated shape it becomes possible to provide a sufficient amount of wax between the flat tube (20) and the porous fin (30). . Therefore, according to the present embodiment, the flat tube (20) and the porous fin (30) made of porous metal can be reliably joined by brazing.
  • a brazing layer (40) is formed on the flat tube (20) by applying a paste-like brazing composition containing a binder to the flat tube (20). ing.
  • the wax layer (40) thus formed contains a binder having adhesiveness.
  • the fins are held between the adjacent flat tubes (20) by utilizing the adhesiveness of the binder present in the wax layer (40).
  • the manufacturing method of the present embodiment can hold the fin at a predetermined position using the binder contained in the brazing layer (40), and the fin can be held against the flat tube (20) in the brazing step. It can be joined at an appropriate position. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent in advance the relative positional deviation between the fin and the flat tube (20) in the brazing step, and it is possible to suppress the incidence rate of defective products.
  • the flat tubes (20) and the fins arranged in the semi-finished product (50) are fixed jigs (60 from the both sides in the arrangement direction of the flat tubes (20) and the fins). Sandwiched by).
  • the brazing layer (40) of the flat tube (20) and the fin can be reliably brought into contact, and in the brazing step, the flat tube (20) and the fin can be reliably brazed It becomes possible to join.
  • the thickness of the solder layer (40) is too thick, erosion (a phenomenon in which the bonding material is corroded by the molten solder) is generated, whereby the solder layer (40) is closer to the solder layer (40).
  • the strength of the portion to be reduced may be reduced, and the porous fin (30) may be broken in the vicinity of the portion. Then, if the porous fin (30) breaks, the heat transfer between the flat tube (20) and the porous fin (30) is inhibited, and the performance of the heat exchanger (10) decreases.
  • the solder layer (40) having a thickness of approximately 20 ⁇ m to 100 ⁇ m is formed on the flat tube (20). Then, since the thickness of the solder layer (40) is not too thin, as shown in FIG. 10B, the tip (31) of the porous metal constituting the porous fin (30) enters the solder layer (40) and the pores Most of the tips (31) of the quality metal come in contact with the low layer (40). Therefore, according to the present embodiment, the area of the portion of the porous fin (30) joined to the flat tube (20) through the wax can be sufficiently secured.
  • the bonding strength between the porous fin (30) and the flat tube (20) can be enhanced, and the heat resistance between the flat tube (20) and the porous fin (30) can be suppressed to a low level.
  • the performance of 10) can be improved.
  • the thickness of the low layer (40) is not too thick, breakage of the porous fin (30) due to erosion can be suppressed, which also enables the flat tube (20) and the porous fin (30) to be used.
  • the thermal resistance between them can be kept low to improve the performance of the heat exchanger (10).
  • the brazing foil (41) is attached to the flat tube (20) to form the brazing layer (40) on the flat tube (20).
  • the foil solder (41) is formed by forming a metal, which is a solder, into a foil shape (that is, a sheet having a very thin thickness).
  • the foil solder (41) is attached to the flat surface portions (21) on both sides of the flat tube (20).
  • the brazing layer forming step is omitted, and in the temporary assembling step, the foil brazing (41) is provided between the adjacent flat tubes (20) and the porous fins (30). May be performed.
  • the brazing layer forming step may be omitted, and the temporary assembly step may be performed using the flat tube (20) on which the brazing layer (40) is formed in advance.
  • a brazing layer (40) is formed on the flat tube (20) used in the present modification by cladding a metal that is a braze so as to cover the outer surface excluding the end face.
  • the present invention is useful about the manufacturing method of the heat exchanger provided with the flat tube and the fin which consists of porous metals.

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Abstract

扁平管とフィンをロウ付けによって確実に接合できる熱交換器の製造方法を提供する。ロウ層形成工程において、ロウ層（40）を扁平管（20）に形成する。次の仮組工程において、ロウ層（40）が形成された扁平管（20）とフィン（30）とを交互に配置して半製品を形成する。次のロウ付け工程において、半製品を加熱してロウ層を溶融させることによって、扁平管（20）とフィン（30）を接合する。

Description

熱交換器の製造方法
　本発明は、扁平管と多孔質金属からなるフィンとを備えた熱交換器の製造方法に関するものである。
　特許文献１には、扁平管と多孔質金属からなるフィンとを備えた熱交換器が開示されている。この熱交換器では、複数の扁平管が互いに平行に配置され、隣り合う扁平管の間に多孔質金属からなるブロック状のフィンが配置される。また、特許文献１の段落００４６には、扁平管とフィンをロウ付けによって接合することが記載されている。
特開２００５－３２６１３６号公報
　特許文献１の熱交換器において、扁平管とフィンをロウ付けによって接合する際には、扁平管とフィンの境界に存在するロウ（brazing filler metal）を溶融させることによって、扁平管とフィンが接合される。しかし、扁平管と多孔質金属からなるフィンとの間にロウを配置する具体的な手法については、これまで充分に検討されていなかった。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、扁平管とフィンをロウ付けによって確実に接合できる熱交換器の製造方法を提供することにある。
　本開示の第１の態様は、扁平管（20）と、三次元的な網目構造で且つ空気が通過可能な多孔質金属で構成されたフィン（30）とを備え、上記扁平管（20）と上記フィン（30）がロウ付けによって接合された熱交換器の製造方法を対象とする。そして、上記扁平管（20）と上記フィン（30）とを交互に配置し、ロウである金属を含むロウ層（40）が上記扁平管（20）と上記フィン（30）の間に存在する半製品（50）を形成する仮組工程と、上記半製品（50）を加熱して上記ロウ層（40）を溶融させることによって上記扁平管（20）と上記フィン（30）を接合するロウ付け工程とを備えるものである。
　第１の態様では、熱交換器（10）の製造過程において、仮組工程と、ロウ付け工程とが行われる。仮組工程では、扁平管（20）と、多孔質金属で構成されたフィン（30）とを交互に配置することによって半製品（50）が形成される。半製品（50）では、隣り合う扁平管（20）とフィン（30）の間にロウ層（40）が存在する。ロウ付け工程では、半製品（50）が加熱されてロウ層（40）が溶融し、溶融したロウが扁平管（20）とフィン（30）の隙間に入り込んでゆく。そして、半製品（50）を冷却すると、扁平管（20）とフィン（30）の隙間に入り込んだロウが凝固し、扁平管（20）とフィン（30）が接合される。
　本開示の第２の態様は、上記第１の態様において、ロウである金属を含むロウ層（40）を上記扁平管（20）に形成するロウ層形成工程を更に備え、上記仮組工程では、上記ロウ層形成工程において上記ロウ層（40）が形成された上記扁平管（20）と上記フィン（30）とを交互に配置するものである。
　第２の態様では、熱交換器（10）の製造過程において、ロウ層形成工程が更に行われる。ロウ層形成工程では、扁平管（20）の表面にロウ層（40）が形成される。そして、仮組工程では、ロウ層形成工程においてロウ層（40）が形成された扁平管（20）を用いて、半製品（50）が形成される。
　ここで、例えばコルゲートフィンを扁平管とロウ付けによって接合する場合は、コルゲートフィンの表面にロウ層を形成し、扁平管とロウ層が形成されたコルゲートフィンを交互に配置し、その後にロウ層を溶融させて扁平管とコルゲートフィンを接合することが考えられる。コルゲートフィンは、平板状の金属を波形に塑性変形させることによって成形される。このため、予めロウ層が形成されたクラッド材を用いれば、ロウ層が形成されたコルゲートフィンを容易に製造できるからである。
　一方、第２の態様において、フィン（30）は、三次元的な網目構造の多孔質金属で構成される。このため、複雑な形状のフィン（30）の表面にロウ層（40）を形成するのは困難であり、また、フィン（30）と扁平管（20）の境界付近に充分な量のロウを設けるのは困難である。そこで、第２の態様では、ロウ層形成工程によって扁平管（20）にロウ層（40）を形成し、ロウ層（40）が形成された扁平管（20）と多孔質金属からなるフィン（30）とを交互に配置することによって半製品（50）を形成する。このため、複雑な形状の多孔質金属からなるフィン（30）を用いる場合でも、扁平管（20）とフィン（30）の間に充分な量のロウが設けられる。
　本開示の第３の態様は、上記第２の態様において、上記ロウ層形成工程は、上記ロウである金属粒子とバインダとを含むペースト状のロウ組成物を上記扁平管（20）に塗布する塗布工程と、上記扁平管（20）に塗布された上記ロウ組成物を乾燥させて塗膜状の上記ロウ層（40）を形成する乾燥工程とを含み、上記仮組工程では、上記扁平管（20）に形成された上記ロウ層（40）に含まれるバインダの接着作用によって、上記フィン（30）を隣り合う上記扁平管（20）の間に保持するものである。
　第３の態様では、ロウ層形成工程において、塗布工程と乾燥工程とが行われる。塗布工程では、ペースト状のロウ組成物が扁平管（20）の表面に塗布される。乾燥工程では、扁平管（20）の表面に塗布されたロウ組成物が乾燥して塗膜状のロウ層（40）となる。扁平管（20）に形成されたロウ層（40）には、ロウ組成物の成分であるバインダが含まれる。バインダは、例えば接着性を有する樹脂で構成され、金属粒子同士や金属粒子と扁平管（20）を接着する。仮組工程において形成された半製品（50）では、多孔質金属からなるフィン（30）が扁平管（20）の表面に形成されたロウ層（40）と接触する。そして、フィン（30）は、ロウ層（40）に含まれるバインダの接着性によって、隣り合う扁平管（20）の間に保持される。
　本開示の第４の態様は、上記第２の態様において、上記ロウ層形成工程では、ロウである金属を含む箔状の箔ロウ（41）を上記扁平管（20）を取り付けることによって、上記扁平管（20）に上記ロウ層（40）を形成するものである。
　第４の態様では、ロウ層形成工程において、箔ロウ（41）が扁平管（20）に取り付けられる。この態様では、扁平管（20）に取り付けられた箔ロウ（41）がロウ層（40）となる。
　本開示の第５の態様は、上記第１の態様において、上記仮組工程では、ロウである金属をクラッドすることによって予め上記ロウ層（40）が形成された上記扁平管（20）と、上記フィン（30）とを交互に配置するものである。
　第５の態様において、仮組工程で半製品（50）が形成するために用いられる扁平管（20）には、ロウである金属をクラッドすることによって、予めロウ層（40）が形成される。
　本開示の第６の態様は、上記第１～第５のいずれか一つの態様において、上記仮組工程では、上記半製品（50）を上記扁平管（20）と上記フィン（30）の配列方向の両側から挟み込む固定治具（60）を、上記半製品（50）に取り付けるものである。
　第６の態様では、仮組工程において、半製品（50）に固定治具（60）が取り付けられる。固定治具（60）は、半製品（50）において配列された扁平管（20）とフィン（30）を、扁平管（20）とフィン（30）の配列方向の両側から挟み込む。このため、半製品（50）では、扁平管（20）のロウ層（40）とフィン（30）が確実に接触する。
　上記第１の態様では、仮組工程において形成された半製品（50）において、隣り合う扁平管（20）とフィン（30）の間にロウ層（40）が存在する。そして、ロウ付け工程においてロウ層（40）が溶融することによって、扁平管（20）とフィン（30）が接合される。従って、この態様によれば、扁平管（20）と、複雑な形状の多孔質金属からなるフィン（30）とを、ロウ付けによって確実に接合することが可能となる。
　上記第２の態様では、ロウ層形成工程によって扁平管（20）にロウ層（40）を形成し、ロウ層（40）が形成された扁平管（20）と多孔質金属からなるフィン（30）とを交互に配置することによって半製品（50）を形成する。このため、複雑な形状の多孔質金属からなるフィン（30）と扁平管（20）の間に充分な量のロウを設けることが可能となる。その結果、扁平管（20）と多孔質金属からなるフィン（30）をロウ付けによって確実に接合することができる。
　上記第３の態様では、ロウ層（40）を形成するためのロウ組成物にバインダが含有されており、このバインダがロウ層（40）にも存在する。そして、半製品（50）では、ロウ層（40）に存在するバインダの接着性を利用して、フィン（30）が隣り合う扁平管（20）の間に保持される。その結果、ロウ層（40）に含まれるバインダを利用してフィン（30）を所定の位置に保持することができ、ロウ付け工程においてフィン（30）を扁平管（20）に対して適切な位置で接合することができる。従って、この態様によれば、ロウ付け工程におけるフィン（30）と扁平管（20）の相対的な位置のずれを未然に防ぐことができ、不良品の発生率を抑えることが可能となる。
　上記第６の態様では、仮組工程において半製品（50）に固定治具（60）が取り付けられる。このため、半製品（50）において扁平管（20）のロウ層（40）とフィン（30）を確実に接触させることができ、ロウ付け工程において扁平管（20）とフィン（30）をロウ付けによって確実に接合することが可能となる。
図１は、熱交換器の概略斜視図である。 図２は、熱交換器の扁平管の軸方向と直交する断面の要部を示す断面図である。 図３は、ロウ層が形成された扁平管の概略斜視図である。 図４は、仮組工程において配列された扁平管と多孔質フィンの正面図である。 図５は、仮組工程において固定治具が取り付けられた状態の扁平管および多孔質フィンと、一対のヘッダ集合管との正面図である。 図６は、仮組工程において固定治具が取り付けられた状態の扁平管および多孔質フィンの側面図である。 図７は、仮組工程において形成された半製品の正面図である。 図８は、後処理工程が終了した後の完成品である熱交換器の正面図である。 図９は、扁平管の平坦面部の一部分に残存する接合部を示す扁平管の一部分の平面図である。 図１０Ａは、扁平管に形成されたロウ層が薄い場合のロウ層と多孔質フィンの境界付近の拡大図である。 図１０Ｂは、本実施形態の製造方法において形成された半製品におけるロウ層と多孔質フィンの境界付近の拡大図である。 図１１は、実施形態の変形例１のロウ層形成工程において組み合わされる扁平管と箔ロウの斜視図である。 図１２は、実施形態の変形例３の仮組工程において用いられる扁平管の中心軸に直交する断面を示す断面図である。
　本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態および変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
　　－熱交換器－
　先ず、本実施形態の製造方法によって製造される熱交換器（10）の構造について説明する。この熱交換器（10）は、冷凍装置の冷媒回路に設けられ、冷媒を空気と熱交換させるために用いられる。ただし、この熱交換器（10）の用途は、単なる一例である。
　　　〈熱交換器の構造〉
　図１に示すように、本実施形態の製造方法によって製造される熱交換器（10）は、扁平管（20）と多孔質フィン（30）とを複数ずつ備えている。また、この熱交換器（10）は、第１ヘッダ集合管（11）と、第２ヘッダ集合管（12）とを備えている。扁平管（20）、多孔質フィン（30）、第１ヘッダ集合管（11）、及び第２ヘッダ集合管（12）の材質は、いずれもアルミニウム合金である。詳しくは後述するが、扁平管（20）と多孔質フィン（30）は、ロウ付けによって接合される。また、扁平管（20）と各ヘッダ集合管（11,12）も、ロウ付けによって接合される。
　図２に示すように、扁平管（20）は、その断面形状が扁平な長円形となった伝熱管である。扁平管（20）には、複数の流路（23）が形成されている。各流路（23）は、扁平管（20）の軸方向に延びる通路であって、扁平管（20）の幅方向に一列に並んでいる。扁平管（20）の側面は、互いに平行な一対の平坦面部（21）と、扁平管（20）の幅方向の各端部に位置する半円弧面状の曲面部（22）とによって構成されている。熱交換器（10）において、複数の扁平管（20）は、それぞれの軸方向が互いに実質的に平行となり、且つ隣り合う扁平管（20）の平坦面部（21）が互いに向かい合う姿勢で、互いに一定の間隔をおいて配置されている。
　多孔質フィン（30）は、扁平で細長い直方体形のブロック状に形成されている。この多孔質フィン（30）は、三次元的な網目状構造の多孔質金属で構成される。多孔質フィン（30）には、三次元的に連続する多数の空孔が形成されており、この空孔を空気が通過する。つまり、多孔質フィン（30）は、空気が通過可能に構成されている。熱交換器（10）において、多孔質フィン（30）は、隣り合う扁平管（20）の間に一つずつ配置されている。
　各ヘッダ集合管（11,12）は、両端が閉塞された細長い円筒状の部材である。図５に示すように、各ヘッダ集合管（11,12）の側壁には、扁平管（20）を差し込むための挿入孔（13）が形成されている。各ヘッダ集合管（11,12）では、扁平管（20）と同数の挿入孔（13）が、ヘッダ集合管（11,12）の長手方向に一定のピッチで一列に配置されている。一列に配置された扁平管（20）は、それぞれの一端部が第１ヘッダ集合管（11）の挿入孔（13）に差し込まれ、それぞれの他端部が第２ヘッダ集合管（12）の挿入孔（13）に差し込まれる。
　　　〈熱交換器の熱交換作用〉
　熱交換器（10）では、冷媒が、各扁平管（20）に形成された流路（23）を、第１ヘッダ集合管（11）と第２ヘッダ集合管（12）の一方から他方へ向かって流れる。また、熱交換器（10）では、多孔質フィン（30）を空気が通過する。熱交換器（10）では、各扁平管（20）の流路（23）を流れる冷媒が、多孔質フィン（30）を通過する空気と熱交換する。そして、扁平管（20）を流れる冷媒が蒸発し又は凝縮する一方、多孔質フィン（30）を通過する空気が冷却され又は加熱される。
　　－熱交換器の製造方法－
　上述した熱交換器（10）の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法では、準備工程と、ロウ層形成工程と、仮組工程と、ロウ付け工程、後処理工程とが順に行われる。
　　　〈準備工程〉
　準備工程では、扁平管（20）と多孔質フィン（30）とを必要数ずつ用意すると共に、第１ヘッダ集合管（11）と第２ヘッダ集合管（12）とを用意する。
　　　〈ロウ層形成工程〉
　ロウ層形成工程は、各扁平管（20）にロウ層（40）を形成する工程である。図３に示すように、ロウ層（40）は、各扁平管（20）の平坦面部（21）に形成される。このロウ層形成工程では、塗布工程と乾燥工程とが順に行われる。
　ロウ層形成工程では、先ず、ペースト状のロウ組成物を用意する。このロウ組成物は、ロウである粉末状のアルミニウム合金と、フラックスと、バインダと、溶剤との混合物である。フラックスは、ロウ付け対象物の表面に形成された酸化皮膜を除去するための物質である。バインダは、接着性を有する樹脂であって、粉末状のロウとフラックスを塗布面（本実施形態では、扁平管（20）の平坦面部（21））に保持するための物質である。溶剤は、ロウ組成物を塗布可能な流動性のある性状とするための物質である。なお、ロウとして用いられるアルミニウム合金の融点は、扁平管（20）、多孔質フィン（30）、及びヘッダ集合管（11,12）の材質であるアルミニウム合金の融点よりも低い。
　次に、ロウ層形成工程では、塗布工程が行われる。塗布工程では、ペースト状のロウ組成物が、扁平管（20）の平坦面部（21）に塗布される。また、塗布工程では、扁平管（20）に塗布されたロウ組成物の厚さが一定の値となるように、例えばフィルムアプリケータを用いてロウ組成物が扁平管（20）に塗布される。
　塗布工程において、ロウ組成物は、扁平管（20）の平坦面部（21）のうち両端部を除く領域に塗布される。扁平管（20）の平坦面部（21）のうちロウ組成物が塗布される領域の長さは、多孔質フィン（30）の長さと概ね一致する。図４に示すように、基本的には、各扁平管（20）の両側の平坦面部（21）にロウ組成物が塗布される。ただし、扁平管（20）の配列方向の両端に位置する扁平管（20）は、一方の平坦面部（21）だけにロウ組成物が塗布される。
　続いて、ロウ層形成工程では、乾燥工程が行われる。乾燥工程は、扁平管（20）に塗布されたロウ組成物に含まれる溶剤を蒸発させる工程である。乾燥工程では、ロウ組成物が塗布された扁平管（20）を常温で放置して溶剤を蒸発させてもよいし、溶剤の蒸発を促進するために扁平管（20）を暖めてもよい。
　乾燥工程が終了すると、扁平管（20）の平坦面部（21）に、乾燥した塗膜状のロウ層（40）が形成される。ロウ層（40）の厚さは、概ね２０μｍ以上１００μｍ以下であるのが望ましい。この状態において、ロウ層（40）には、ロウ組成物を構成するロウとフラックスとバインダとが存在する一方、ロウ組成物を構成する溶剤は、その大部分が蒸発するため、ロウ層（40）には少ししか残っていない。
　　　〈仮組工程〉
　仮組工程は、扁平管（20）と多孔質フィン（30）とヘッダ集合管（11,12）とを組み立てて半製品（50）を形成する工程である。仮組工程について、図４～図７を参照しながら説明する。
　仮組工程では、先ず、複数ずつの扁平管（20）と多孔質フィン（30）が、それぞれの長手方向と直交する方向へ交互に配置される（図４を参照）。この状態で、各多孔質フィン（30）は、その多孔質フィン（30）の両隣に位置する扁平管（20）のロウ層（40）と向かい合っている。
　次に、交互に配置された扁平管（20）と多孔質フィン（30）に、固定治具（60）が取り付けられる（図５，図６を参照）。交互に配置された扁平管（20）と多孔質フィン（30）は、それらの配列方向の両側から固定治具（60）によって挟み込まれる。この状態で、多孔質フィン（30）は、その両隣に位置する扁平管（20）のロウ層（40）と接触する。なお、固定治具（60）については後述する。
　次に、扁平管（20）に第１ヘッダ集合管（11）と第２ヘッダ集合管（12）とが取り付けられる（図７を参照）。各扁平管（20）は、それぞれの一端部が第１ヘッダ集合管（11）の挿入孔（13）に差し込まれ、それぞれの他端部が第２ヘッダ集合管（12）の挿入孔（13）に差し込まれる。そして、扁平管（20）と多孔質フィン（30）とヘッダ集合管（11,12）とが一体に組み立てられた半製品（50）が完成する。
　上述したように、ロウ層（40）には、接着性を有するバインダが含まれている。また、半製品（50）では、交互に配置された扁平管（20）と多孔質フィン（30）が固定治具（60）によって挟み込まれており、多孔質フィン（30）に扁平管（20）のロウ層（40）が押しつけられた状態となる。その結果、多孔質フィン（30）は、ロウ層（40）に含まれるバインダの接着性によって、隣り合う扁平管（20）の間に保持される。従って、例えば半製品（50）を搬送する際に半製品（50）に多少の振動や外力が加わったとしても、扁平管（20）と多孔質フィン（30）の相対的な位置が保たれる。
　なお、扁平管（20）のうちヘッダ集合管（11,12）へ差し込まれる部分に、ロウ層（40）は形成されていない。一方、ヘッダ集合管（11,12）は、基材とロウ（本実施形態ではアルミニウム合金）を圧延接合したクラッド材で構成されている。そのため、後述するロウ付け工程では、ヘッダ集合管（11,12）の表面に設けられたロウによって、扁平管（20）とヘッダ集合管（11,12）が接合される。
　　　〈ロウ付け工程〉
　ロウ付け工程は、ロウを溶融させて扁平管（20）と多孔質フィン（30）及びヘッダ集合管（11,12）とを接合する固定である。
　ロウ付け工程では、仮組工程で形成された半製品（50）が、加熱炉へ搬入されて加熱される。そして、ロウ付け工程において、半製品（50）は、ロウの融点よりも高い所定温度（例えば６００℃程度）に、所定の時間（例えば２分間）に亘って保たれる。
　半製品（50）を所定温度に保つと、ロウ層（40）に含まれるロウが溶融し、扁平管（20）と多孔質フィン（30）の隙間へ毛細管現象によって入り込む。また、クラッド材からなるヘッダ集合管（11,12）のロウが溶融し、挿入孔（13）の壁面と扁平管（20）の隙間へ毛細管現象によって入り込む。
　その後、半製品（50）を加熱炉から取り出し、半製品（50）を冷却する。そして、半製品（50）の温度が低下する過程で、扁平管（20）と多孔質フィン（30）の隙間と、扁平管（20）とヘッダ集合管（11,12）の隙間とに入り込んだロウが凝固する。その結果、扁平管（20）と多孔質フィン（30）が接合され、扁平管（20）とヘッダ集合管（11,12）が接合される。
　　　〈後処理工程〉
　後処理工程では、冷却された半製品（50）から固定治具（60）が取り外される。その結果、図８に示すような熱交換器（10）が完成する。
　　－固定治具－
　固定治具（60）について説明する。図５及び図６に示すように、固定治具（60）は、二つの保持板（61）と、四つの保持ロッド（62）とを備えている。
　保持板（61）は、長さが扁平管（20）よりも短く、幅が扁平管（20）よりも広い長方形板状の部材である。保持板（61）は、扁平管（20）と多孔質フィン（30）の配列方向の一端に位置する扁平管（20）の外側と、他端に位置する扁平管（20）の外側とに、一つずつ配置される。
　各保持ロッド（62）は、棒状のロッド部材（63）と、ナット（64）と、ワッシャ（65）と、コイルばね（56）とを一つずつ備えている。保持ロッド（62）のロッド部材（63）は、細長い棒状の部材であって、保持板（61）の四隅に一つずつ配置されて保持板（61）を貫通している。図示しないが、ロッド部材（63）の先端部には、雄ねじが形成されている。
　コイルばね（56）とワッシャ（65）には、ロッド部材（63）が挿し通されている。各保持ロッド（62）において、コイルばね（56）は、ワッシャ（65）と保持板（61）の間に配置されている。ナット（64）は、ロッド部材（63）の先端部に形成された雄ねじに取り付けられる。ナット（64）を締め込むと、ワッシャ（65）と保持板（61）の間のコイルばね（56）が圧縮され、保持板（61）が隣接する扁平管（20）に押しつけられる。
　　－扁平管と多孔質フィンの接合率－
　本実施形態の製造方法によって製造される熱交換器（10）において、扁平管（20）と多孔質フィン（30）の接合率Ｒbは、「Ｒb≧１－Ｒv」という関係を満たしている。「Ｒv」は、多孔質フィン（30）の気孔率である。従って、「１－Ｒv」は、多孔質フィン（30）の単位体積中における金属の体積割合である。「Ｒb≧１－Ｒv」という関係が満たされることは、扁平管（20）に対して多孔質フィン（30）が良好にロウ付け接合されたと判断するための基準となる。
　扁平管（20）と多孔質フィン（30）の接合率Ｒbの算出法について説明する。
　完成品である熱交換器（10）を分解して扁平管（20）と多孔質フィン（30）を分離すると、図９に示すように、扁平管（20）の表面に接合部（55）が残る。この接合部（55）は、ロウ層(40)を介して扁平管(20)に接触していた多孔質フィン(30)の一部が、溶融してロウと合金化することによって形成されたフィレット部分である。
　扁平管（20）の表面の一部である対象領域（図９では、長さがＬで幅がＷの長方形の領域）に存在する接合部（55）の面積の合計値Ｓbを、画像処理等によって計測する。そして、計測した「接合部（55）の面積の合計値Ｓb」を対象領域の面積Ｓo（図９に示す例ではＳo＝Ｌ×Ｗ）で除して得られた値が、接合率Ｒbである（Ｒb＝Ｓb／Ｓo）。
　　－実施形態の効果－
　ここで、例えばコルゲートフィンを扁平管とロウ付けによって接合する場合は、コルゲートフィンの表面にロウ層を形成し、扁平管とロウ層が形成されたコルゲートフィンを交互に配置し、その後にロウ層を溶融させて扁平管とコルゲートフィンを接合することが考えられる。コルゲートフィンは、平板状の金属を波形に塑性変形させることによって成形される。このため、予めロウ層が形成されたクラッド材を用いれば、ロウ層が形成されたコルゲートフィンを容易に製造できるからである。
　ところが、本実施形態の製造方法によって製造される熱交換器（10）において、多孔質フィン（30）は、三次元的な網目構造の多孔質金属で構成される。このため、複雑な形状の多孔質フィン（30）の表面にロウ層（40）を形成するのは困難であり、また、多孔質フィン（30）と扁平管（20）の境界付近に充分な量のロウを設けるのは困難である。
　そこで、本実施形態の製造方法では、扁平管（20）にロウ層（40）を形成し、ロウ層（40）が形成された扁平管（20）と多孔質金属からなる多孔質フィン（30）とを交互に配置することによって半製品（50）を形成している。このため、複雑な形状の多孔質金属からなる多孔質フィン（30）を用いる場合でも、扁平管（20）と多孔質フィン（30）の間に充分な量のロウを設けることが可能となる。従って、本実施形態によれば、扁平管（20）と多孔質金属からなる多孔質フィン（30）をロウ付けによって確実に接合することができる。
　また、本実施形態の製造方法のロウ層形成工程では、バインダを含むペースト状のロウ組成物を扁平管（20）に塗布することによって、扁平管（20）にロウ層（40）を形成している。このようにして形成されたロウ層（40）には、接着性を有するバインダが含まれている。そして、半製品（50）では、ロウ層（40）に存在するバインダの接着性を利用して、フィンが隣り合う扁平管（20）の間に保持される。
　このように、本実施形態の製造方法、ロウ層（40）に含まれるバインダを利用してフィンを所定の位置に保持することができ、ロウ付け工程においてフィンを扁平管（20）に対して適切な位置で接合することができる。従って、本実施形態によれば、ロウ付け工程におけるフィンと扁平管（20）の相対的な位置のずれを未然に防ぐことができ、不良品の発生率を抑えることが可能となる。
　また、本実施形態の製造方法の仮組工程では、半製品（50）において配列された扁平管（20）とフィンが、扁平管（20）とフィンの配列方向の両側から固定治具（60）によって挟み込まれる。このため、半製品（50）において、扁平管（20）のロウ層（40）とフィンを確実に接触させることができ、ロウ付け工程において、扁平管（20）とフィンをロウ付けによって確実に接合することが可能となる。
　ここで、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、多孔質フィン（30）では、多孔質フィン（30）を構成する多孔質金属の全ての突端（31）が多孔質フィン（30）の側面に現れているとは限らない。これは、多孔質金属を切断等して所定の形状に成形する際に、多孔質金属が折損する場合があるからである。
　このため、図１０Ａに示すように、扁平管（20）に形成されたロウ層（40）の厚さが薄いと、多孔質フィン（30）を構成する多孔質金属の突端（31）のほんの一部しかロウ層（40）と接触しないおそれがある。ロウ層（40）と接触する多孔質金属の突端（31）の数が少ないと、多孔質フィン（30）のうちロウを介して扁平管（20）と接合される部分の面積が狭くなる。その結果、多孔質フィン（30）と扁平管（20）の接合強度が低くなると共に、扁平管（20）と多孔質フィン（30）の間の熱抵抗が大きくなり、熱交換器（10）の性能が低くなる。
　また、ロウ層（40）の厚さが厚すぎると、エロージョン（溶融したロウによって被接合材が浸食される現象）が生じることによって、多孔質フィン（30）のうちロウ層（40）に近接する部分の強度が低下し、その部分の近傍で多孔質フィン（30）が折損する場合がある。そして、多孔質フィン（30）が折損すると、扁平管（20）と多孔質フィン（30）の間における熱の移動が阻害され、熱交換器（10）の性能が低下する。
　これに対し、本実施形態の製造方法では、厚さが概ね２０μｍ以上１００μｍ以下のロウ層（40）を、扁平管（20）に形成している。そして、ロウ層（40）の厚さが薄すぎないため、図１０Ｂに示すように、多孔質フィン（30）を構成する多孔質金属の突端（31）がロウ層（40）に入り込み、多孔質金属の突端（31）の大半がロウ層（40）と接触する。従って、本実施形態によれば、多孔質フィン（30）のうちロウを介して扁平管（20）と接合される部分の面積を充分に確保できる。その結果、多孔質フィン（30）と扁平管（20）の接合強度を高めることができと共に、扁平管（20）と多孔質フィン（30）の間の熱抵抗を低く抑えて熱交換器（10）の性能を向上させることができる。また、ロウ層（40）の厚さが厚すぎないため、エロージョンに起因する多孔質フィン（30）の折損を抑えることができ、それによっても、扁平管（20）と多孔質フィン（30）の間の熱抵抗を低く抑えて熱交換器（10）の性能を向上させることができる。
　　－実施形態の変形例１－
　上記実施形態の熱交換器（10）の製造方法において、ロウ層形成工程では、箔ロウ（41）を扁平管（20）を取り付けることによって、扁平管（20）にロウ層（40）を形成してもよい。
　図１１に示すように、箔ロウ（41）は、ロウである金属を箔状（即ち、厚さが非常に薄いシート状）に形成したものである。本変形例のロウ層形成工程では、この箔ロウ（41）が扁平管（20）の両側の平坦面部（21）に貼り付けられる。
　　－実施形態の変形例２－
　上記実施形態の熱交換器（10）の製造方法では、ロウ層形成工程を省略し、仮組工程において、隣り合う扁平管（20）と多孔質フィン（30）の間に箔ロウ（41）を配置する工程を行ってもよい。
　　－実施形態の変形例３－
　上記実施形態の熱交換器（10）の製造方法では、ロウ層形成工程を省略し、予めロウ層（40）が形成された扁平管（20）を用いて仮組工程を行ってもよい。図１２に示すように、本変形例において用いられる扁平管（20）には、ロウである金属をクラッドすることによって、端面を除く外表面を覆うようにロウ層（40）が形成される。
　以上説明したように、本発明は、扁平管と多孔質金属からなるフィンとを備えた熱交換器の製造方法について有用である。
　10　　熱交換器
　20　　扁平管
　30　　多孔質フィン（フィン）
　40　　ロウ層
　50　　半製品
　60　　固定治具

Claims (6)

  1. 　扁平管（20）と、三次元的な網目構造で且つ空気が通過可能な多孔質金属で構成されたフィン（30）とを備え、上記扁平管（20）と上記フィン（30）がロウ付けによって接合された熱交換器の製造方法であって、
    　上記扁平管（20）と上記フィン（30）とを交互に配置し、ロウである金属を含むロウ層（40）が上記扁平管（20）と上記フィン（30）の間に存在する半製品（50）を形成する仮組工程と、
    　上記半製品（50）を加熱して上記ロウ層（40）を溶融させることによって上記扁平管（20）と上記フィン（30）を接合するロウ付け工程とを備える
    ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
  2. 　請求項１において、
    　ロウである金属を含むロウ層（40）を上記扁平管（20）に形成するロウ層形成工程を更に備え、
    　上記仮組工程では、上記ロウ層形成工程において上記ロウ層（40）が形成された上記扁平管（20）と上記フィン（30）とを交互に配置する
    ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
  3. 　請求項２において、
    　上記ロウ層形成工程は、
    　　上記ロウである金属粒子とバインダとを含むペースト状のロウ組成物を上記扁平管（20）に塗布する塗布工程と、
    　　上記扁平管（20）に塗布された上記ロウ組成物を乾燥させて塗膜状の上記ロウ層（40）を形成する乾燥工程とを含み、
    　上記仮組工程では、上記扁平管（20）に形成された上記ロウ層（40）に含まれるバインダの接着作用によって、上記フィン（30）を隣り合う上記扁平管（20）の間に保持する
    ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
  4. 　請求項２において、
    　上記ロウ層形成工程では、ロウである金属を含む箔状の箔ロウ（41）を上記扁平管（20）に取り付けることによって、上記扁平管（20）に上記ロウ層（40）を形成する
    ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
  5. 　請求項１において、
    　上記仮組工程では、ロウである金属をクラッドすることによって予め上記ロウ層（40）が形成された上記扁平管（20）と、上記フィン（30）とを交互に配置する
    ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
  6. 　請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
    　上記仮組工程では、上記半製品（50）を上記扁平管（20）と上記フィン（30）の配列方向の両側から挟み込む固定治具（60）を、上記半製品（50）に取り付ける
    ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
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